Bài 9. Sóng dừng trang 56, 57, 58, 59, 60, 61 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Khi gảy đàn guitar, ta quan sát được dây đàn rung và tạo thành các múi như Hình 9.1. Trong điều kiện nào thì ta có thể quan sát được hiện tượng được gọi là sóng dừng này?

Lời giải chi tiết:

Khi trên dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ lớn và có những điểm đứng yên thì khi đó đã xảy ra hiện tượng sóng dừng.

CH

Quan sát Hình 9.2 và nhận xét chiều biến dạng của dây khi có sóng tới và sóng phản xạ trong hai trường hợp: đầu dây cố định và đầu dây tự do.

Lời giải chi tiết:

Với trường hợp đầu dây cố định thì chiều biến dạng dây của sóng tới và sóng phản xạ ngược nhau. Còn trường hợp đầu dây tự do thì chiều biến dạng dây của sóng tới và sóng phản xạ cùng nhau

CH

Nhận xét về sự phụ thuộc của số lượng điểm cực đại, cực tiểu trên sợi dây với tần số của máy phát tần số.

Lời giải chi tiết:

\(\lambda  = \frac{v}{f}\)

Nếu tần số tăng thì bước sóng sẽ giảm và số bụng sóng, nút sóng trên dây sẽ tăng và ngược lại.

CH

Dựa vào sự hình thành của các điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trong hiện tượng giao thoa, hãy dự đoán nguyên nhân hình thành bụng sóng và nút sóng trong hiện tượng sóng dừng.

Lời giải chi tiết:

Nguyên nhân hình thành bụng sóng là tổng hợp của những sóng tạo ra những điểm có biên độ dao động lớn, còn nút sóng là những điểm mà tại đó các sóng dao động triệt tiêu lẫn nhau nên có biên độ bằng 0.

LT

Một dây đàn guitar dài 64 cm phát ra âm cơ bản có tần số f khi được gảy. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 422 m/s.

a) Tính giá trị  f.
b) Người chơi đàn ấn đầu ngón tay lên một phím đàn để tạo thành một vật cản (cố định) làm cho chiều dài của dây ngắn đi (Hình 9.5). Khoảng cách từ phím đàn này đến đầu dây là 3,7 cm. Tinh tần số âm cơ bản phát ra bởi dây đàn trong trường hợp này.

Lời giải chi tiết:

a) Ta có: \(f = \frac{v}{{2l}} = \frac{{422}}{{2.0,64}} = 329,69Hz\)

b) Vậy trong trường hợp này thì chiều dài dây giảm 3,7 cm

\(f = \frac{v}{{2l}} = \frac{{422}}{{2.(0,64 - 0,037)}} = 349,92Hz\)

LT

Trong thí nghiệm sóng dừng trên sợi dây AB dài 120 cm với đầu B tự do, đầu A được kích thích để thực hiện dao động với biên độ nhỏ. Ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm một nút. Biết tần số sóng là 12,5 Hz.

a) Tính tốc độ truyền sóng.
b) Để có thêm một nút sóng trên dây thì tần số sóng khi này phải bằng bao nhiêu?

Lời giải chi tiết:

a) Ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm một nút nên ta có

\(l = 3\frac{\lambda }{4} \Rightarrow \lambda  = 160cm\)

Tốc độ truyền sóng là: v=f.λ=12,5.160=2000cm/s

b) Để có thêm một nút sóng thì

\(l = 5\frac{\lambda }{4} \Rightarrow f = \frac{\lambda }{4}\frac{v}{{\frac{4}{5}l}} = \frac{{2000}}{{\frac{4}{5}.120}} = 20,833Hz\)

VD

Giải thích vì sao khi vặn khoá để chỉnh dây đàn guitar (Hình 9,7), ta có thể tạo ra hệ sống dừng trên dây. Biết tốc độ truyền sóng trên dây phụ thuộc lực căng dây.

Lời giải chi tiết:

Vì tốc độ truyền sóng trên dây phụ thuộc lực căng dây nên khi điều chỉnh dây đàn thì tốc độ truyền sóng sẽ thay đổi khi đó chiều dài dây sẽ thay đổi để phù hợp với điều kiện tạo ra sóng dừng.

Bài 1

Người ta thực hiện thí nghiệm sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định dài 75,0 cm để đo tốc độ truyền sóng trên dây. Khi tần số sóng bằng 120 Hz thì trên dây xuất hiện 6 bụng sóng.

a) Tính tốc độ truyền sóng trên dây.

b) Tăng lực căng dây để tăng tốc độ truyền sóng gấp hai lần. Với những giá trị nào của tần số sóng dừng có thể được hình thành trên dây?

Lời giải chi tiết:

a) Ta có điều kiện hình thành sóng dừng là

\(l = 6\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda  = 25cm\)

v=λf=25.120=3000cm/s

b) v′=2v=2.f.3l⇒f=13,333Hz

Bài 2

Trong một thử nghiệm nướng bánh bằng lò vi sóng, người ta đo được khoảng cách giữa hai phần nóng nhất và gần nhau nhất của bánh là khoảng 6,13 cm. Biết tần số sóng vi ba được sử dụng trong lò là 2,45 GHz. Sử dụng các số liệu đã cho để ước lượng tốc độ của sóng điện từ.

Lời giải chi tiết:

Khoảng cách giữa hai phần nóng nhất và gần nhau nhất của bánh là khoảng 6,13 cm nên λ=6,13cm

Tốc độ của sóng điện từ là v=λ.f=6,13.10⁻².2,45.10⁹=1,5.10⁸m/s

Lí thuyết